Principio de funcionamento do Amplificador Operacional

...

[pic 28]

[pic 29]

A falha desse circuito é que qualquer ruído pode chavear para a saturação, pois sendo qualquer sinal maior que zero, o ganho elevado faz um ruído transformar em sinal de saída.

O próximo circuito é um comparador de tensão que tira esse “defeito”, chamado de comparador de tensão com histerese. A função desse circuito é saturar a saída da Amp Op no momento de uma tensão desejada controlada a partir de um divisor de tensão feito por resistores e não mais por um ruído.

Como esse divisor de tensão é feito através de uma realimentação, a tensão do resistor (R1) que ficará em paralelo com a entrada positiva será a tensão de chaveamento, de modo, que o sinal da entrada negativa ficará sendo comparado pelo sinal de referencia. Se a tensão de R1 for maior que a tensão da entrada negativa a saída irá para tensão de saturação positiva, ao contrário, a tensão de R1 for menor que a tensão da entrada negativa a saída irá para tensão de saturação negativa.

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

Para achar a tensão de R1 é só fazer o calculo de divisor de tensão simples:

[pic 33]

[pic 34]

;[pic 35]

[pic 36]

O ponto de chaveamento superior é acionado quando à parte positiva do sinal passar de um determinado valor de tensão estabelecida, a mesma característica servirá para o ponto de chaveamento inferior, quando à parte negativa do sinal passar de um determinado valor de tensão estabelecida.

Amplificador Operacional Somador e Subtrator:

Uma das aplicações mais comuns de um Amp Op é obter a diferença algébrica ou a soma entre dois sinais ou tensões. Tais circuitos são designados por Amp Op Subtrator e Amp Op Somador.

O Amp Op Diferenciador produz uma Tensão de Saída que é proporcional à diferença algébrica das suas Tensões de Entrada, Figura 1. O Ganho de Tensão Gv do Amp Op Subtrator pode ser alterado através da escolha de resistências com valores diferentes. A Figura 2 mostra um exemplo da Forma de Onda da Saída, resultante das Entradas do Amplificador Subtrator serem duas Ondas Sinusoidais.

[pic 37]

Figura 1: O circuito de um Amp Op Subtrator.

[pic 38]

Figura 2: Formas de Onda das Entradas e da Saída do Amp Op Subtrator.

A relação entre as Tensões de Entrada, VIN1 e VIN2, e a Tensão de Saída, VOUT1 do Amp Op Subtrator é expressa da seguinte maneira:

[pic 39]

O Amp Op Somador é uma variação da configuração do Amp Op Inversor, Figura 3. O Amp Op Somador tem duas Entradas, e a sua Tensão de Saída é proporcional à soma algébrica negativa das suas Tensões de Entrada. A Figura 4 mostra um exemplo da Forma de Onda de Saída, resultante das Entradas do Amp Op Somador serem duas Ondas Sinusoidais.

[pic 40]

Figura 3: O circuito de um Amp-Op Somador

[pic 41]

Figura 4: Formas de Onda das Entradas e da Saída do Amp Op Somador

A relação entre as Tensões de Entrada, VIN3 e VIN4, e a Tensão de Saída VOUT2 do Amp Op Somador é expressa da seguinte maneira:

[pic 42]

Amplificador Operacional Integrador e Diferenciador

O integrador e o diferenciador são circuitos que simulam os operadores matemáticos integrais e derivados, respectivamente. Além disso, são usadas para modificar formas de onda, gerando pulsos, ondas quadradas, ondas triangulares etc.

Integrador:[pic 43]

A expressão da tensão de saída em função da entrada é dada por:

[pic 44]

[pic 45]

Isto é, a tensão de saída é proporcional à integral da tensão de entrada. Obs.: ∫ é o símbolo do operador chamado integral. Por exemplo, se a entrada for uma tensão constante, a saída será uma rampa. Se for uma tensão positiva a rampa será descendente (inclinação negativa), se for uma tensão negativa a rampa será ascendente (inclinação positiva).

Diferenciador:[pic 46]

O diferenciador é um circuito que dá uma saída proporcional à derivada do sinal de entrada. A derivada é um operador dual da integral, e no circuito os componentes trocam de posição. A expressão da saída em função da entrada é dada por:[pic 47][pic 48]

[pic 49]

Isto é, a tensão de saída é proporcional à derivada da tensão de entrada. Por exemplo, se a entrada for uma tensão constante a saída será nula, pois a derivada de uma constante é zero. Na prática, o sinal é sensível a ruído, tendendo a saturar. A solução é limitar o ganho em altas frequências colocando em série com C uma resistência R1 como na Figura mostra.

Amplificador Operacional Logaritmo e Exponencial

O logaritmo e sua função inversa, a função exponencial, são também exemplos de configurações não lineares que exploram o funcionamento do diodo exponencial, alcançando um sinal de saída proporcional ao logaritmo ou função exponencial do sinal de entrada. Esses fatores mostrados abaixo são correções determinadas pela temperatura e dos parâmetros da equação de diodo:

- ls, é a corrente de saturação do diodo;

- V, é a tensão direta através do diodo;

- q, é a carga eletrônica;

- K, é a constante de Boltzmann;

- T, é a temperatura absoluta.

Amplificador Operacional Logaritmo:

O circuito da figura revela o esquema do Amplificador Logaritmo,